2025高考物理總復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象實驗探究影響感應(yīng)電流方向的因素楞次定律

第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象實驗探究影響感應(yīng)電流方向的因素楞次定律高考總復(fù)習(xí)2025考點一電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解和判斷強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分一、磁通量1.概念:在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,與磁場方向

的平面,其面積S與B的乘積叫作穿過這個面積的磁通量。

2.公式:Φ=BS,單位符號是Wb。

適用于勻強(qiáng)磁場,S為垂直于磁場的有效面積3.物理意義:相當(dāng)于穿過某一面積的

的條數(shù)。

4.標(biāo)矢性:磁通量是

,但有正負(fù)。

5.磁通量的變化量:ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S1。

計算磁通量的變化量時,需要規(guī)定磁通量的正方向垂直磁感線標(biāo)量二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.定義:當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的

發(fā)生變化時,閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)。

2.感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件:(1)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做

的運動;(2)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。

3.實質(zhì):產(chǎn)生

,如果電路閉合,則有感應(yīng)電流。如果電路不閉合,則只有感應(yīng)電動勢而無感應(yīng)電流。

磁通量切割磁感線感應(yīng)電動勢×√√研考點?精準(zhǔn)突破一、磁通量變化的三種情況1.磁感應(yīng)強(qiáng)度變化引起磁通量變化,即ΔΦ=ΔB·S;2.線圈有效面積變化(回路面積變化或回路平面與磁場夾角變化)引起磁通量變化,即ΔΦ=B·ΔS;3.磁感應(yīng)強(qiáng)度和有效面積同時變化,即ΔΦ=Φ2-Φ1。二、常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況

考向一

磁通量及其變化量典題1(2023廣東東莞模擬)如圖所示,線圈平面與水平方向夾角θ=60°,線圈平面面積為S,共有n匝,空間存在區(qū)域無限大的磁場,磁感線豎直向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,設(shè)此時穿過線圈的磁通量為正,下列說法正確的是(

)A.通過線圈的磁通量為

nBSB.若線圈以cd為軸逆時針轉(zhuǎn)過60°,通過線圈的磁通量為BSC.若線圈以cd為軸順時針轉(zhuǎn)過30°,通過線圈的磁通量為BSD.若線圈以cd為軸順時針轉(zhuǎn)過120°,通過線圈磁通量的變化量為

BSB解析

通過線圈的磁通量為Φ=BScos

θ=BS,A錯誤:若線圈以cd為軸逆時針轉(zhuǎn)過60°,線圈平面與磁場垂直,所以通過線圈的磁通量為Φ1=BS,B正確;若線圈以cd為軸順時針轉(zhuǎn)過30°,線圈平面與磁場平行,通過線圈的磁通量為Φ2=0,C錯誤;若線圈以cd為軸順時針轉(zhuǎn)過120°,線圈平面與磁場垂直,通過線圈的磁通量為Φ'=-BS,所以通過線圈磁通量的變化量為ΔΦ=Φ'-Φ=-BS-BS=-BS,D錯誤。考向二

感應(yīng)電流有無的判斷典題2(2024廣東湛江模擬)下列關(guān)于甲、乙、丙、丁四幅圖的說法,正確的是(

)A.圖甲中,當(dāng)兩導(dǎo)體棒以相同的速度在導(dǎo)軌上勻速向右運動時,導(dǎo)體棒中能產(chǎn)生感應(yīng)電流B.圖乙中,當(dāng)導(dǎo)體棒ab在勻強(qiáng)磁場中以恒定的角速度轉(zhuǎn)動時,導(dǎo)體棒中能產(chǎn)生感應(yīng)電流C.圖丙中,當(dāng)閉合圓環(huán)導(dǎo)體(水平放置)某一直徑正上方的直導(dǎo)線中通有電流時,閉合圓環(huán)導(dǎo)體中能產(chǎn)生感應(yīng)電流D.圖丁中,當(dāng)滑動變阻器的滑片向右滑動時,不閉合的導(dǎo)體環(huán)中能產(chǎn)生感應(yīng)電流B解析

圖甲中,當(dāng)兩導(dǎo)體棒以相同的速度在導(dǎo)軌上勻速向右運動時,兩導(dǎo)體棒所構(gòu)成回路的面積固定不變,而回路所在磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度也不變,則回路中的磁通量不變,因此不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,A錯誤;圖乙中,當(dāng)導(dǎo)體棒ab在勻強(qiáng)磁場中以恒定的角速度轉(zhuǎn)動時,導(dǎo)體棒切割磁感線,從而產(chǎn)生動生電動勢,B正確;圖丙中,當(dāng)閉合圓環(huán)導(dǎo)體(水平放置)某一直徑正上方的直導(dǎo)線中通有電流時,通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場在以通電導(dǎo)線的投影為對稱軸的閉合圓環(huán)導(dǎo)體前后面中,磁場方向相反,則閉合圓環(huán)導(dǎo)體的磁通量為零,因此不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,C錯誤;圖丁中,當(dāng)滑動變阻器的滑片向右滑動時,電路中的電阻增大,電流減小,從而使電流產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化,使不閉合的導(dǎo)體環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,但因為導(dǎo)體環(huán)不閉合,沒有形成完整的回路,因此不閉合的導(dǎo)體環(huán)中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,D錯誤。指點迷津判斷感應(yīng)電流有無的方法

考點二實驗:探究影響感應(yīng)電流方向的因素強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分以下面四種情況為例,將實驗結(jié)果記錄在表格中。

線圈內(nèi)磁通量增加時的情況(表1)圖號磁場方向感應(yīng)電流的方向(俯視)感應(yīng)電流的磁場方向甲磁場方向向

,磁通量

時針

向

乙磁場方向向

,磁通量

時針

向

下增加逆上上增加順下線圈內(nèi)磁通量減少時的情況(表2)圖號磁場方向感應(yīng)電流的方向(俯視)感應(yīng)電流的磁場方向丙磁場方向向

,磁通量

時針

向

丁磁場方向向

,磁通量

時針

向

下減少順下上減少逆上研考點?精準(zhǔn)突破典題3(2023山東淄博開學(xué)考試)某小組利用甲、乙所示的裝置探究影響感應(yīng)電流方向的因素。(1)閉合圖甲電路中的開關(guān),觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向,本次操作的實驗?zāi)康氖?/p>

。

甲找到流過電流表的電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系

(2)如圖乙所示,把磁體的某一個磁極向線圈中插入或從線圈中抽出時,記錄磁極運動的四種情況中感應(yīng)電流的方向,如圖丙所示,可知感應(yīng)電流的方向與

有關(guān)。

乙丙原磁場方向、磁通量的變化情況

(3)為了建立感應(yīng)電流的方向與磁通量變化的聯(lián)系,需要引入

來轉(zhuǎn)換研究角度。

(4)下列說法正確的是

。

A.實驗中需要觀察磁體插入的快慢與電流表指針偏轉(zhuǎn)角度大小的關(guān)系B.感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化是能量守恒定律的必然結(jié)果C.本實驗采用了歸納推理的科學(xué)方法D.本實驗采用了演繹推理的科學(xué)方法感應(yīng)電流的磁場

BC解析

(1)閉合圖甲電路中的開關(guān),觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向,本次操作的實驗?zāi)康氖钦业搅鬟^電流表的電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。(2)圖丙中做了兩組對照實驗,分別是:以不同磁極插入和以不同磁極抽出。發(fā)現(xiàn)以不同磁極插入時電流方向不同,以不同磁極抽出時電流方向也不同,插入時線圈中磁通量增加,抽出時線圈中磁通量減小,因此可知感應(yīng)電流的方向與原磁場方向及磁通量的變化情況有關(guān)。(3)感應(yīng)電流的方向與磁通量的變化不易建立起直接的聯(lián)系,而我們知道磁體周圍存在磁場,感應(yīng)電流也會產(chǎn)生磁場,因此為了建立感應(yīng)電流的方向與磁通量變化的聯(lián)系,需要引入感應(yīng)電流的磁場來轉(zhuǎn)換研究角度。(4)該實驗探究的是影響感應(yīng)電流方向的因素,而不是磁體插入的快慢與電流表指針偏轉(zhuǎn)角度大小的關(guān)系,A錯誤;感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化是能量守恒定律的必然結(jié)果,B正確;本實驗通過對照實驗組所得到的結(jié)果進(jìn)行了歸納與推理,因此采用了歸納推理的科學(xué)方法,C正確,D錯誤。考點三感應(yīng)電流方向的判斷強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分阻礙磁通量動方向運切割√××提示

若圖中鋁環(huán)是沒有閉合的,磁體靠近或遠(yuǎn)離鋁環(huán)時鋁環(huán)始終保持靜止?fàn)顟B(tài);因為鋁環(huán)中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,不受磁體的作用力。研考點?精準(zhǔn)突破考向一

楞次定律的理解和應(yīng)用1.楞次定律中“阻礙”的含義2.用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向

典題4

現(xiàn)代科技的許多領(lǐng)域都需要研究新型材料。研究人員發(fā)現(xiàn)一種具有獨特屬性的新型合金能夠?qū)?nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能。具體而言,只要略微提高溫度,這種合金就會變成強(qiáng)磁性合金,從而使環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生電流,其簡化模型如圖所示。A為圓柱形合金材料,B為金屬線圈,套在圓柱形合金材料上,線圈的半徑大于合金材料的半徑?，F(xiàn)對A進(jìn)行加熱,下列說法正確的是(

)A.穿過線圈B的磁通量減小B.線圈B一定有收縮的趨勢C.線圈B中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻止了線圈B內(nèi)磁通量的增加D.若從右向左看線圈B中產(chǎn)生順時針方向的電流,則A右端是強(qiáng)磁性合金的N極D解析

對A進(jìn)行加熱,其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大,A內(nèi)部磁場與外部磁場方向相反,線圈B的總磁通量與A內(nèi)部磁場方向相同,穿過線圈B的磁通量增大,由楞次定律可知,線圈B一定有擴(kuò)張的趨勢,A、B錯誤;根據(jù)楞次定律可知,線圈B中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙了線圈B內(nèi)磁通量的增加,而非阻止,C錯誤;根據(jù)右手螺旋定則和楞次定律可知,若從右向左看線圈B中產(chǎn)生順時針方向的電流,則A中原磁場方向向右,A內(nèi)部磁場大于外部磁場,因此磁場方向要看內(nèi)部,即A右端是強(qiáng)磁性合金的N極,D正確?？枷蚨?/p>

應(yīng)用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向該方法適用于切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流。判斷時注意掌心、拇指、四指的方向:(1)掌心——磁感線垂直穿入;(2)拇指——指向?qū)w運動的方向;(3)四指——指向感應(yīng)電流的方向。典題5

閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運動的情境如圖所示,導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向為a→b的是(

)A解析

導(dǎo)體ab順時針轉(zhuǎn)動,運用右手定則,磁感線穿過手心,拇指指向?qū)wab運動方向,則導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向為a→b,A正確;導(dǎo)體ab向紙外運動,運用右手定則,磁感線穿過手心,拇指指向紙外,則知導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向為b→a,B錯誤;線框向右運動,穿過回路的磁通量減小,由楞次定律知,回路中感應(yīng)電流方向由b→a→d→c,則導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向為b→a,C錯誤;導(dǎo)體ab沿導(dǎo)軌向下運動,由右手定則判斷知導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向為b→a,D錯誤?？枷蛉?/p>

楞次定律推論的應(yīng)用楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為:感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因。列表說明如下:內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化——“增反減同”

磁體靠近,B感與B原反向,兩者相斥

磁體遠(yuǎn)離,B感與B原同向,兩者相吸阻礙相對運動——“來拒去留”內(nèi)容例證使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢——“增縮減擴(kuò)”

P、Q是光滑固定導(dǎo)軌,a、b是可動金屬棒,磁體下移,面積應(yīng)減小,a、b靠近

B減小,線圈擴(kuò)張內(nèi)容例證阻礙原電流的變化——“增反減同”

閉合開關(guān)S,B燈先亮典題6(2023河北保定模擬)如圖所示,在O點用細(xì)繩懸掛一個金屬圓環(huán),將條形磁體(N極在前)沿軸線方向從左側(cè)靠近圓環(huán),下列說法正確的是(

)A.自左向右看圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向是順時針方向B.圓環(huán)將向左運動C.圓環(huán)有收縮的趨勢D.若圓環(huán)不閉合(有缺口)也會產(chǎn)生感應(yīng)電流C解析

條形磁體(N極在前)沿軸線方向從左側(cè)靠近圓環(huán),穿過圓環(huán)的磁通量向右增加,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場方向向左,所以根據(jù)右手螺旋定則,可知圓環(huán)中電流的方向自左向右看為逆時針方向,A錯誤;根據(jù)“來拒去留”可知,圓環(huán)將向右運動,B錯誤;根據(jù)“增縮減擴(kuò)”可知,圓環(huán)將有收縮的趨勢,C正確;若圓環(huán)不閉合(有缺口)不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,D錯誤?？枷蛩?/p>

“三定則、一定律”的綜合應(yīng)用1.“三定則、一定律”的比較定則或定律適用的現(xiàn)象因果關(guān)系安培定則電流的磁效應(yīng)